Tensão de Cisalhamento
Calcula tensão de cisalhamento τ = F/A (força paralela / área da seção). Resultado em Pa, kPa e MPa.
Tensão de cisalhamento: τ = F/A
A tensão de cisalhamento τ = F/A é a força tangencial F (paralela à superfície) dividida pela área A em que atua. A unidade é N/m² (Pa) ou, mais comum na engenharia, MPa. Difere da tensão normal, em que a força atua perpendicular à superfície. A resistência ao cisalhamento do aço estrutural é aproximadamente τ_max ≈ 0,6·σ_escoamento ≈ 150 MPa. O cisalhamento rege o dimensionamento de parafusos, rebites e soldas (NBR 8800 — aço; NBR 6118 — concreto). Uma tesoura corta por cisalhamento. Em fluidos em escoamento, o cisalhamento segue a lei de Newton da viscosidade: τ = μ·(dv/dy), com μ a viscosidade dinâmica. Exemplo: força tangencial de 1.000 N em área de 0,01 m² produz τ = 100.000 Pa = 0,1 MPa — bem abaixo do limite do aço, mas já relevante para plásticos.
Aplicações
Dimensionamento de parafusos, rebites e soldas, vigas sob carga transversal (diagrama de cisalhamento), geotecnia (estabilidade de taludes e aterros), tribologia (filmes de lubrificação e atrito), projeto de pinos de segurança (calibrados para romper antes), e cálculo de perda de carga em escoamentos.
Perguntas frequentes
Qual a diferença entre τ e σ? τ é tangencial (paralela à superfície); σ é normal (perpendicular). Mesmas unidades (Pa), mas modos de falha distintos.
Por que τ_max ≈ 0,6·σ_escoamento? Vem do critério de von Mises: em cisalhamento puro, o material isotrópico escoa quando τ atinge cerca de 0,577·σ_escoamento. Normas arredondam para 0,6 por segurança.
Cisalhamento importa em fluidos? Sim — é a base da viscosidade. O cisalhamento interno gera a perda de carga em tubulações e é o que sua colher de mexer vence ao agitar.
Ferramentas Relacionadas
Tensão Máxima em Junta Colada Sobreposta (Volkersen)
Calcula a tensão de cisalhamento máxima na camada adesiva de uma junta sobreposta simples pelo modelo de Volkersen, que trata os aderentes como membranas elásticas em tração e o adesivo como cisalhamento puro: τ_máx = τ_méd·(λ/2)·coth(λ/2), com τ_méd = F/(b·L) e λ = L·√(2·G_a/(E·t·t_a)). Como os aderentes se alongam de forma desigual ao longo da sobreposição, o adesivo não trabalha por igual: a carga se concentra nas duas extremidades e o miolo fica quase descarregado, de modo que a tensão de pico pode valer várias vezes a média — no exemplo padrão, 3,35 vezes. Daí a conclusão mais útil do modelo, que é contraintuitiva: alongar a sobreposição rende cada vez menos, porque o comprimento extra não recebe carga; dobrar L de 25 para 50 mm corta a tensão MÉDIA pela metade mas reduz a tensão de PICO em apenas 0,25 %, e é o pico que rompe a junta. O modelo supõe junta balanceada, com os dois aderentes do mesmo material e da mesma espessura — é daí que vem o 2 dentro da raiz —, e como a espessura do aderente e a do adesivo entram só pelo produto, engrossar o aderente rende exatamente o mesmo que engrossar a cola. Ganha-se muito mais engrossando o adesivo ou usando um adesivo menos rígido, que é o que reduz λ. Informe a força, a largura e o comprimento da sobreposição, a espessura e o módulo do aderente e a espessura e o módulo de cisalhamento do adesivo.
Tensão Admissível de Vaso (ASME)
Calcula a tensão admissível de projeto de um material de vaso de pressão pelo critério ASME, S = σ_rup ÷ n, a partir da resistência à tração mínima do material σ_rup (MPa) e do fator de segurança n (3,5 na edição atual da ASME VIII Div. 1 para a resistência à tração). A tensão admissível S é a tensão MÁXIMA que se permite no material do vaso em serviço, e é a base de todos os cálculos de espessura e de MAWP — ela embute a margem de segurança contra a falha. O código ASME determina a tensão admissível como a MENOR entre vários critérios: uma fração da resistência à TRAÇÃO (σ_rup/3,5 na edição atual — antes era /4,0, reduzido com o avanço dos materiais e da inspeção), uma fração do limite de ESCOAMENTO (2/3 de σ_esc), e, em altas temperaturas, critérios baseados na FLUÊNCIA e na ruptura por fluência (pois em alta temperatura o material deforma lentamente sob carga constante). Para cada material e temperatura, o código TABELA o valor de S — esta fórmula mostra o critério da resistência à tração, frequentemente o governante em temperaturas moderadas. Usar a tensão admissível correta (do código, para o material e a temperatura certos) é absolutamente essencial: ela é a margem de segurança que protege contra a explosão do vaso. Informe a resistência à tração e o fator de segurança.
Tensão de Cisalhamento em Parafuso
Calcula a tensão de cisalhamento em parafusos solicitados transversalmente, τ = F ÷ (n·A), a partir da força cortante total F (N), do número de parafusos (ou planos de corte) n e da área de cada parafuso A (mm²). Diferente das uniões tracionadas (em que o parafuso é apertado e a carga é axial), em uniões de CISALHAMENTO os parafusos resistem a uma força transversal que tende a deslizar uma peça sobre a outra (como em ligações estruturais de aço, talas de emenda, flanges sob carga lateral). A força é distribuída entre os parafusos e cada um trabalha ao corte — daí a tensão ser a força dividida pelo número de parafusos vezes a área. Pode haver corte SIMPLES (um plano de cisalhamento) ou DUPLO (dois planos, quando o parafuso atravessa três chapas), o que dobra a capacidade. A área usada depende de se o plano de corte passa pela parte rosqueada (usa-se a área de tensão) ou pela parte lisa do corpo (área do diâmetro nominal). A tensão de cisalhamento é comparada com a resistência ao cisalhamento do material do parafuso (tipicamente ~0,6 da resistência à tração). Em estruturas, distinguem-se ligações por contato (o parafuso trabalha ao corte/esmagamento) e por atrito (a pré-carga gera atrito que transmite a carga sem o parafuso cisalhar) — esta fórmula trata da resistência ao corte. Informe a força cortante, o número de parafusos e a área.
Calculadora de tensao de cisalhamento em viga
Calcula a tensao de cisalhamento maxima em uma viga retangular submetida a uma forca cortante.
Tensão por Perna de Lingada
Calcula a tração em cada perna de uma lingada (linga) com múltiplas pernas inclinadas, T = W ÷ (n·cos α), a partir do peso da carga W (N), do número de pernas n e do ângulo de cada perna em relação à vertical α (graus). Quando uma carga é içada por uma linga de várias pernas (cabos ou correntes que partem do gancho e se abrem até os pontos de fixação na carga), a tração em cada perna NÃO é simplesmente o peso dividido pelo número de pernas — porque as pernas são INCLINADAS. Quanto mais ABERTO o ângulo (pernas mais horizontais), MAIOR a tração em cada perna, podendo MULTIPLICAR a carga várias vezes! Isso ocorre porque, com pernas inclinadas, parte da força de cada perna é 'gasta' na componente horizontal (que se cancela entre as pernas opostas, comprimindo a carga), e só a componente vertical sustenta o peso — então a tração total precisa ser maior para que as componentes verticais somem o peso. Esse é um dos erros mais perigosos e comuns no içamento: usar lingas com ângulos muito abertos sobrecarrega as pernas além da conta, podendo rompê-las mesmo com carga 'aparentemente' dentro da capacidade. Por isso as normas LIMITAM o ângulo das pernas (tipicamente máximo 60° da vertical, idealmente menos) e as tabelas de WLL de lingas trazem a capacidade REDUZIDA conforme o ângulo. Informe o peso da carga, o número de pernas e o ângulo.
Tensão de Cabo em Içamento Acelerado
Calcula a tração dinâmica em um cabo durante o içamento de uma carga com aceleração, T = W·(1 + a/g), a partir do peso da carga W (N), da aceleração vertical do içamento a (m/s²) e da gravidade g. Quando uma carga é levantada com ACELERAÇÃO (no arranque do içamento, ao acelerar a subida), o cabo precisa fornecer não só a força para sustentar o peso (W), mas TAMBÉM a força para acelerar a massa para cima — pela segunda lei de Newton, a tração total é o peso vezes o fator (1 + a/g). Isso significa que a tração DINÂMICA é MAIOR que o peso estático: uma aceleração de g/2 (5 m/s²) aumenta a tração em 50%! É por isso que içamentos BRUSCOS (arranque rápido, ou pior, içar uma carga já em movimento ou parar bruscamente) geram SOBRECARGAS dinâmicas perigosas no cabo, que podem rompê-lo mesmo com a carga estática dentro da capacidade. O fenômeno é ainda pior em PARADAS bruscas e em cargas que 'arrancam do chão' (a folga do cabo é eliminada de repente, gerando um impacto). Por isso operadores experientes içam SUAVEMENTE (aceleração baixa), e os fatores de segurança dos cabos (5 ou mais) existem justamente para cobrir essas sobrecargas dinâmicas inevitáveis. Este cálculo quantifica o aumento da tração devido à aceleração, essencial na análise de segurança de içamentos dinâmicos. Informe o peso da carga e a aceleração do içamento.
Os resultados desta ferramenta têm caráter apenas informativo e educativo e não constituem aconselhamento profissional, financeiro, médico, jurídico, tributário ou contábil. Confirme decisões importantes com um profissional qualificado e fontes oficiais.